Ls-dyna L型截面梁的定义及截面偏移(通过APDL命令流的方法)
在Ansys命令流中,对于Ansys中已有的梁单元类型,例如Beam188等,可以通过 SECTYPE
,SECDATA
,SECOFFSET
命令分别指定梁截面类型,截面尺寸及截面偏移等信息,但是对于Ls-dyna中的梁单元类型(Ls-dyna中的单元有:杆单元(LINK160);梁单元(BEAM161);平面实体单元(PLANE162);薄壳单元(SHELL163);实体单元(SOLID164);弹簧阻尼单元(COMBIN165);质量单元(MASS166);仅拉伸单元(索单元)(LINK167);10节点四面体单元(SOLID168)),也即BEAM161,上述命令无效。
在命令流中建立L型Beam161单元(或其他的标准梁截面形式),应使用实常数进行梁截面的定义及偏移,下面展示L型梁截面建立的命令流:
ET,1,BEAM161 !定义显式梁单元BEAM161,单元号为1
KEYOPT,1,1,1 !确定单元算法,默认
KEYOPT,1,2,2 !确定积分规则,默认高斯2*2
KEYOPT,1,4,1 !确定截面积分规则,用户定义,角形截面
KEYOPT,1,5,2 !确定单元算法,用户定义R,1 !利用实常数定义1梁截面参数
RMODIF,1,13,0,0,3,200,12,125 !对1号实常数进行修正,13意味着从第13个实常数的值进行修改
RMODIF,1,19,12,1,-1
在指定非矩形、圆形梁截面时,KEYOPT(4)及KEYOPT(5)是非常关键的,下面展示了对于4及5号单元关键选项的解释:
KEYOPT(4)应指定为1到9999之间一个整数,只要是在这个范围内,用户可任意指定,这个值其实就是后续指定梁截面积分规则的编号。
KEYOPT(5)=2表示,该截面非矩形或圆形截面。
Beam161通过第15到21号实常数定义梁截面类型,尺寸及偏移,下面是帮助文档中对于上述实常数的解释:
15号实常数指定Ls-dyna帮助手册中给出的标准梁截面形式,具体形式需查询Ls-dyna用户手册;
16-19号实常数具体指定梁截面的尺寸,要注意哪个实常数对应哪个尺寸;
20-21号用来指定梁截面的偏移。
如下图,默认情况下,在建立梁单元时,I与J节点确立的确定的梁轴应该通过截面单元坐标(s与t)的原点,K点确定梁截面的方向(在指定梁截面尺寸时,要注意与梁截面方向相匹配)。实常数20及21可以分别指定一个垂直于S轴及t轴的参考面,当实常数20为-1时,垂直于S的参考面移动到单元侧面;当实常数20为0时,垂直于S的参考面在截面中心(不移动);当实常数20为1时,垂直于S的参考面移动到单元另一侧面;实常数21类似于实常数20定义了垂直于t轴的参考面位置。参考面位置移动了,相当于就是梁的中心轴线移动了,从而实现了梁截面的偏移。
在本例中,L型梁截面未偏移前如下图所示:
可以看出梁截面嵌入了壳单元。
利用上述命令流进行梁偏移之后,可以看出,梁截面发生了明显的偏移。
利用上述命令流生成的K文件内容为:
*SECTION_BEAM
$HMNAME PROPERTIES 2SectBeam_2
$ SECID ELFORM SHRF IRID CST SCOOR NSM2 1 1.0 -1 2.0
$ TS1 TS2 TT1 TT2 NSLOC NTLOC0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0
*INTEGRATION_BEAM
$HMNAME PROPERTIES 1BeamInt_1
$ IRID LSD_NIP RA ICST K1 0 0.0 3 0
$ W TF D TW SREF TREF D5 D6200.0 12.0 125.0 12.0 0.0 -0.0
其中SECTION_BEAM中IRID参数就是在OPTKEY(4)中指定的数的相反数,
这也对应了INTEGRATION_BEAM中的梁截面积分规则的编号。
注:
1.NSLOC,NTLOC这两个参数也能指定梁截面的偏移,类似于实常数20和21.但是实常数20和21将会重写NSLOC,NTLOC。
2.利用实常数20及21偏移梁截面的限制:
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